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INFLUENCIA DA MICROESTRUTURA DE AÇOS API NA FORMAÇÃO DE BIOFILMES

Alunas: Ellen Trindade dos Santos Orientador: Ivani de S. Bott.

Introdução A corrosão influenciada por microrganismos (CIM) é atualmente um dos principais problemas das indústrias de petróleo e gás, por causar inúmeros danos, como por exemplo, nas linhas de transmissão de petróleo, em equipamentos que devem ser trocados tendo que interromper o processo de produção, entre outros. Considerando os problemas ocasionados pela formação de biofilmes nos sistemas de escoamento de petróleo, a presente trabalho objetiva avaliar as interações entre os biofilmes e as diferentes microestruturas dos aços API. Tal avaliação compreende a quantificação dos microrganismos formadores dos biofilmes, análise química dos metabólitos produzidos por eles, análise microestrutural dos aços API através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e avaliação do processo de biocorrosão através da contagem dos pites formados. O processo foi conduzido em condições dinâmicas de fluxo através de um sistema loop, fechado contendo água do mar como fluido. Métodologia Experimental e Resultados Sistema Dinâmico Os experimentos foram conduzidos em um sistema dinâmico (Figura 1), o qual apresenta estrutura cilíndrica com diâmetro interno de 10 cm com capacidade volumétrica de 1,5 litros. A circulação do fluido foi realizada com o auxílio de uma bomba magnética, modelo MD-10 da Emerson, com vazão de 11,0L/min. Neste sistema (Figura 2) foram acoplados os corpos de prova suportados através de hastes de PVC (Figura 3), de forma que o fluxo do fluido de processo seja tangencial a superfície dos mesmos.

Figura 1: Esquema simplificado do sistema dinâmico (loop).

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Figura 2: Retirada de amostra do Sistema dinâmico (loop). para quantificação microbiana

10mm 20 mm

Figura 2: Corpos de prova após alguns dias no sistema dinânico

Os cupons (Figura 3) retirados do loop foram analisados no microscópio eletrônico de varredura (MEV) e realizadas análises de contagem de pite. O fluido de processo (Tabela 1) foi coletado na Baía de Guanabara

Tabela 1– Caracterização química da água coletada da Baía de Guanabara.

Análise Água do mar

Aspecto natural Límpido e incolor

pH a 25ºC 7,656

Sólidos em suspenção Ausente

Condutividade a 25ºC (mhos/cm) 4,6x10-2

Resíduo de evaporação a 180ºC (mg/L) 2,94x104

Turbidez (uT) 2,0

Sulfatos (SO4-2) (mg/L) 2,58x103

Cloreto (Cl-) (mg/L) 1,8x104

Brometo (Br-) (mg/L) <100

Alcalinidade total em CaCO3 (mg/L) 114

Bicarbonatos em HCO3- (mg/L) 139

Fosfato em HPO4- (mg/L) <100

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A Figura 4, mostra a superfície do aço na condição de como recebido e observa-se que em apenas 24 horas (Figura 5a) já houve um bom desenvolvimento de biofilme com caraterísticas não uniformes e com uma quantidade significativa de matriz polimérica Após a adesão microbiana forma-se o biofilme na superfície do substrato que possui como função ser uma estratégia de sobrevivência além de proporcionar um posicionamento favorável aos nutrientes disponíveis no meio. Ao longo do tempo do ensaio constata-se que há um progressivo aumento do biofilme formado e de matriz polimérica. Nota-se que em 48 horas (Figura 5b) já houve um aumento de bactérias aderidas na superfície do substrato e há muitos microrganismos em forma de vibrião que é a forma característica do grupo das BRS.

Figura 4 - Superfície original do aço API X80 na condição de como recebido

(a) (b)

Figura 5 - Imagens dos corpos de prova após 24 horas (a) e 48 horas (b) de exposição

A presença de microrganismos causa corrosão localizada na superfície metálica. De modo a observar o desenvolvimento desse tipo de corrosão utilizou-se a contagem de pites, uma análise importante para a observação do desenvolvimento da corrosão localizada. Os corpos de prova utilizados para a contagem de pites foram os mesmos para a quantificação microbiana. Desse modo os corpos de prova foram conservados em verniz para posteriormente serem analisados. Para a retirada do verniz estes corpos de prova foram inseridos em acetona e levados ao ultrassom por aproximadamente 10 minutos.

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Em seguida foram submetidos a decapagem ácida de acordo com a norma NBR 9771 de Março de 1987 utilizando uma solução de Clarke com a finalidade de retirar todo o produto de corrosão depositado sob as amostras. Após decapagem os cupons foram lavados com água destilada e com acetona e submetidos a contagem de pites. Na contagem de pite analisaram-se quinze áreas medindo a área (abertura) e a profundidade de cada pite conforme a norma Standard Guide for Examination and Evaluation of Pitting Corrosion (G 46-94). Os corpos de prova foram analisados no microscópio óptico para verificar a taxa de corrosão por pite. A taxa de corrosão localizada por pite foi calculada de acordo com a associação nacional dos engenheiros de corrosão (NACE em inglês) dos E.U.A RP 0775-99 de acordo com a seguinte relação:

As avaliações da corrosão localizada foram realizadas por microscopia óptica com um aumento de 100 vezes (10x da lente condensadora e 10x da lente objetiva) e os resultados da taxa de corrosão nos corpos de prova da junta soldada e do metal de base estão dispostos na Tabela 2 . Os pites identificados nos corpos de prova são, na verdade, micropites com baixa densidade (Tabela 3) Observa-se que a densidade de pites foi inferior ao menor índice estabelecido pela norma ASTM G-03 que é a referência na avaliação desse tipo de corrosão.

Tabela 2 – Avaliação da taxa de corrosão localizada por pites do APIX80

Tempo Pite mais profundo

(mm) 24 horas 1,36 x 10-1 48 horas 1,01 x 10-1

Tabela 3 – Densidade de pites nos corpos de prova do metal de base durante a cinética de

formação de biofilmes.

Tempo Densidade de pites 24 horas 2,95 x 106 48 horas 5,09 x 106

Conclusão O tempo de 48 horas foi suficiente para ocasionar um aumento de densidade de pites na superfície do aço na condição de como recebido.

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Referências

1- ASTM G1 - 03(2011)G1-03(2011) Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens

2- NBR 9771 - Exame e avaliação da corrosão por pite, Associação Brasileira de Normas

Técnicas - ABNT.

3- NACE Standard RP 0775-99

4- ASTM (G 46-94) Examination and Evaluation of Pitting Corrosion